Qué vida esta: Una Breve Historia del Universo

Tuve un sueño, que no era del todo un sueño.

El brillante sol se apagaba, y los astros

vagaban diluyéndose en el espacio eterno,

sin rayos, sin senderos, y la helada tierra

oscilaba ciega y oscureciéndose en el aire sin luna;

la mañana llegó, y se fue, y llegó, y no trajo

consigo el día.

Oscuridad, Lord Byron (1788-1824)

Una Breve Historia del Universo

Os ofrezco a continuación mi traducción personal de este interesante texto del profesor John Baez, matemático en la Universidad Riverside de California.

Fuente original: http://math.ucr.edu/home/baez/timeline.html (John Baez)

28 de agosto de 2012

Nota: ¡todas las cifras aquí son aproximadas! He dejado fuera muchos incidentes emocionantes en la historia del universo, pero aún sigue siendo un descripción bastante interesante. Puedes ver la historia desde tres puntos de vista:

Contando hacia atrás desde ahora

Hace 60 años - Invención de la computadora.

Hace 130 años - Invención del teléfono.

Hace 180 años - Revolución del combustible fósil: carbón, trenes.

Hace 540 años - Invención de la imprenta.

Hace 5,500 años - La invención de la rueda, la escritura.

Hace 7.600 años - El desierto del Sahara comienza a formarse en el norte de África.

Hace 8,800 años - Aparecen las primeras ciudades.

Hace 10.300 años - Fin del período glacial más reciente : la glaciación de Wisconsin.

Hace 12.700 - 11.500 años - Acontece el Dryas Reciente o Joven Dryas.

Hace 18.000 años - Cultivo de plantas, pastoreo de animales. El Homo sapiens llega a las Américas.

Hace 21.000 años - Último máximo glacial: capas de hielo hasta los Grandes Lagos, la desembocadura del Rin, y cubriendo las Islas Británicas.

Hace 32.000 años - Se crean las pinturas rupestres más antiguas conocidas hasta la fecha.

Hace 35.000 años - Invención del calendario, extinción del Homo neanderthalensis . El Homo sapiens llega a Europa.

Hace 50.000 años - El Homo sapiens llega a Asia central.

Hace 100.000 años - El Homo sapiens llega a Oriente Medio.

Hace 110.000 años - Comienzo del período glacial más reciente: la glaciación de Wisconsin.

Hace 130.000 años - Principio del interglacial Eemiana.

Hace 200.000 años - Comienzo del segundo período glacial más reciente: la glaciación wolstoniana.

Hace 250.000 años - Aparece el primer Homo sapiens.

Hace 350.000 años - Aparece el primer Homo neanderthalensis.

Hace 380.000 años - Comienzo del interglacial de Hoxnia.

Hace 450.000 años - Comienzo del tercer período glaciar más reciente: la glaciación de Kansan, durante la cual las capas de hielo alcanzaron su máxima extensión en el Pleistoceno, hasta Kansas y Eslovaquia.

Hace 620.000 años - Principio del interglacial Cromeriana.

Hace 1.4 millones de años - El género homo domina el fuego.

Hace 1,9 millones de años - Primer Homo erectus .

Hace 2,5 millones de años - Primer Homo habilis. Comienzo de un período de repetidas glaciaciones ("Edad de hielo").

3 millones de años - Una tendencia global de disminución de la temperatura hace que el hielo se forme en el Polo Norte durante todo el año.

Hace 3,9 millones de años - Primer Australopithecus afarensis .

Hace 5 millones de años - Los homínidos se separaran evolutivamente de otros simios (gorilas y chimpancés).

Hace 21 millones de años - Los simios se separaron de otros monos.

Hace 24 millones de años - La tendencia de enfriamiento causa la formación de pastizales: la Antártida se cubre con hielo.

Hace 34 millones de años - Gondwanaland termina de dividirse, con Australia y América del Sur separándose de la Antártida.

Hace 50 millones de años - La India comienza a chocar con Asia, formando eventualmente el Himalaya.

Hace 67 millones de años - Un gran asteroide golpea México causando la extinción Cretácico-Terciario. Fin de los dinosaurios. ¡El 50% de todas las especies se extinguen! Intensificación de la tendencia mundial hacia una bajada de temperaturas.

Hace 114 millones de años - Primeros mamíferos modernos. El mundo comienza a enfriarse.

Hace 150 millones de años - Primeras aves.

Hace 200 millones de años - Pangea comenzó a dividirse en continentes separados: Gondwana al sur y Laurasia al norte, separados por el Mar Tethys.

Hace 205 millones de años - La extinción triásico-jurásica. Supone el fin de la era de grandes anfibios y muchos reptiles.

Hace 235 millones de años - Primeros dinosaurios, flores.

Hace 250 millones de años - La extinción Pérmico-Triásico . ¡El 90% de todas las especies se extinguen! Formación del supercontinente Pangea, con el océano circundante Panthalassa.

Hace 313 millones de años - Primeros reptiles.

Hace 365 millones de años - La extinción del Devoniano. ¡El 70% de las especies marinas se extinguen! Primeros anfibios, árboles.

Hace 395 millones de años - Primeros insectos en tierra.
Hace 415 millones de años - Aparece el viejo continente conocido como Laurussia, está formado por la colisión de Baltica y Laurentia al principio del Devónico.

Hace 440 millones de años - La extinción Ordoviciano-Siluriana. La mayoría de las especies marinas se extinguieron.

Hace 670 millones de años - Primeros animales.

630-850 millones de años - Período criogeniano, también conocido como la Superglaciación -la peor edad de hielo en la historia de la Tierra.

800 millones de años - El supercontinente Rodinia comienza a romperse.

Hace mil millones de años - Formación del supercontinente Rodinia.

Hace 1.300 millones de años - Primeras plantas.

Hace 1.600 millones de años - Primeras algas verde-azuladas.

Hace 2.400 millones de años - El Gran Evento de Oxidación: la atmósfera de la Tierra se oxigena.

Hace 3.000 millones de años - Formación del primer continente conocido, Ur.

Entre 3.800 - 4.000 millones de años - Se produce el Bombardeo Intenso Tardío: un período durante el cual la Tierra, Luna, Venus y Marte fueron sometidos a muchos impactos de asteroides, después de un período relativamente tranquilo de varios millones de años.

Hace 4.000 millones de años - Primeras formas de vida en la Tierra.

Hace 4.450 millones de años - La formación de la Tierra se completa. Una tormenta de impactos de asteroides golpea continuamente al planeta.

Hace 4.500 millones de años - Formación de la Luna: según la Hipótesis del Gran Impacto, esto sucedió cuando Theia chocó con la proto-Tierra.

Hace 4.550 millones de años - Formación del Sistema Solar.

Hace 13.300 millones de años - Reionización: las primeras estrellas calientan e ionizan el gas de hidrógeno.

13.300 - 13.700 millones de años - La Edad Oscura, periodo posterior a la formación del hidrógeno y anterior a la formación de las primeras estrellas.

Hace 13.700 millones de años - Se produce el Big Bang : ¡el comienzo del universo tal como lo conocemos!

Contando hasta el Big Bang

En lo que sigue voy a ofrecer para cada periodo la temperatura del espacio exterior en grados Kelvin. Kelvin significa "grados Celsius por encima del cero absoluto". El punto de fusión del agua es 273 Kelvin. El punto de ebullición es 373 Kelvin.

13.700 millones de años después del Big Bang - Ahora.
Temperatura: 2.726 Kelvin

550 millones de años después del Big Bang - Reionización: las primeras estrellas calientan e ionizan el gas hidrógeno.
Temperatura: aproximadamente 30 Kelvin.

380 mil años después del Big Bang - Recombinación: el gas de hidrógeno se enfría para formar moléculas.
Temperatura: 3000 Kelvin.

10 mil años después del Big Bang - Fin de la era dominada por la radiación.
Temperatura: 12.000 Kelvin.

1000 segundos después del Big Bang - Decaimiento de los neutrones solitarios.
Temperatura: aproximadamente 500 millones de Kelvin.

180 segundos después del Big Bang - Comienzo de la nucleosíntesis: formación del helio y otros elementos del hidrógeno
Temperatura: aproximadamente 1.000 millones Kelvin.

10 segundos después del Big Bang - Aniquilación de pares de electrones-positrones.
Temperatura: aproximadamente 5 mil millones Kelvin.

1 segundo después del Big Bang - Desacoplamiento de neutrinos.
Temperatura: aproximadamente 10 mil millones Kelvin

100 microsegundos después del Big Bang - Aniquilación de piones.
Temperatura: aproximadamente 1 billón Kelvin

50 microsegundos después del Big Bang - "Transición de fase QCD": los quarks se unen para formar neutrones y protones.
Temperatura: 1.7-2.1 billones de Kelvin

10 picosegundos después del Big Bang - "Transición de fase Electro-débil": la fuerza electromagnética y la fuerza nuclear débil se vuelven diferentes.
Temperatura: 1-2 cuatrillones de Kelvin.

Nota: un picosegundo es una trillonésima parte de segundo. Antes de esto las temperaturas eran tan altas que nuestro conocimiento de la física es incapaz de decir con certeza qué pasó, aunque los expertos tienen algunas buenas suposiciones ;).

Contando hacia adelante en el futuro

50 mil años a partir de ahora - posible final de la Época Antropocena, el período de climas cálidos causado por la quema rápida de combustibles fósiles.

50 millones de años a partir de ahora - África choca con Europa, eliminando el mar Mediterráneo.

150 millones de años a partir de ahora - El Océano Atlántico comienza a cerrarse.

250 millones de años a partir de ahora - América del Norte y del Sur chocan con África, formando un nuevo supercontinente.

750 millones de años a partir de ahora - La galaxia Enana Elíptica de Sagitario pasa a través de la Vía Láctea, y tal vez se desintegra.

1.100 millones de años a partir de ahora - El Sol se hace un 10% más brillante que hoy . El efecto invernadero puede evaporar los océanos de la Tierra. Si es así, el agua en la atmósfera superior se fotodisociará y el hidrógeno escapará hacia el espacio exterior.

2.000 millones de años a partir de ahora - La galaxia de Andrómeda se acerca a nuestra galaxia, la Vía Láctea:

3.500 millones de años a partir de ahora - El Sol se vuelve un 40% más brillante que hoy. Las condiciones en la Tierra se parecerán a las del actual planeta Venus.

3.750 millones de años a partir de ahora - La Galaxia de Andrómeda casi toca ya a la Vía Láctea:

3.850 millones de años a partir de ahora - La Galaxia de Andrómeda hace finalmente su primer paso por la Vía Láctea, dando lugar a una explosión de formación estelar:

3.900 millones de años a partir de ahora - La formación de nuevas estrellas alcanza su pico como consecuencia del primer paso de la Galaxia de Andrómeda por la Vía Láctea:

4.000 millones de años a partir de ahora - la Galaxia de Andrómeda se extiende y la Vía Láctea se deforma después de su primera colisión:

5.100 millones de años a partir de ahora - los núcleos de la Galaxia de Andrómeda y la Vía Láctea serán visibles como lóbulos brillantes en el cielo durante su segundo paso. En esta ocasión habrá menos formación estelar porque gran parte del gas interestelar y el polvo fueron ya consumidos tras la primera coisión.

5.400 millones de años a partir de ahora - El núcleo del Sol se queda sin hidrógeno, y entrará en su primera fase gigante roja, convirtiéndose en 1,6 veces más grande y 2,2 veces más brillante que hoy.

6.500 millones de años a partir de ahora - El Sol se convierte en una estrella gigante roja de pleno derecho. Será 170 veces más grande y 2400 veces más brillante que hoy.

6.700 millones de años a partir de ahora - El Sol comienza a fundir helio y se encoge de nuevo hasta ser sólo 10 veces más grande y 40 veces más brillante que hoy.

6.800 millones de años a partir de ahora - El Sol se queda sin helio y, demasiado pequeño para comenzar a fundir el carbono y el oxígeno, entra en una segunda fase de gigante roja. Será 180 veces más grande y 3000 veces más brillante que hoy.

6.900 millones de años a partir de ahora - El Sol comienza a pulsar cada 100.000 años, eyectando más y más matreia en cada pulso, hasta que finalmente habrá arrojando al espacio toda su masa a excepción del núcleo caliente interno, convirtiéndose entonces en una enana blanca.

7.000 millones de años a partir de ahora - los núcleos de la Galaxia de Andrómeda y la Vía Láctea se fusionan para formar una gran galaxia elíptica. La población envejecida de las estrellas ya no se concentra a lo largo de un plano, sino que se extiende en un elipsoide. La formación de estrellas disminuye.

10 ¹³ años a partir de ahora - Las estrellas más pequeñas y duraderas capaces de soportar la fusión (las estrellas enanas rojas con una masa alrededor de 0,08 veces la del Sol), se quedan sin hidrógeno.

10 ¹⁴ años a partir de ahora - Todos los procesos normales de formación estelar cesan. El universo se establece con una población de estrellas que consta de alrededor de 55% de enanas blancas, 45% de enanas marrones y un pequeño número de estrellas de neutrones y agujeros negros. La formación de estrellas continúa a un ritmo muy lento debido a colisiones entre enanas marrones y / o blancas.

10 ¹⁷ años a partir de ahora - Todas las estrellas enanas blancas actualmente existentes se enfrían como enanas negras con una temperatura máxima de 5 Kelvin.

10 ¹⁹ años a partir de ahora - Todas las galaxias "se evaporan", perdiendo gradualmente sus estrellas muertas en el espacio intergaláctico.

3 × 10 ²² años a partir de ahora - Todas las estrellas marrones binarias entran en espiral y chocan debido a la radiación gravitatoria.

10 ²³ años a partir de ahora - Todos los racimos galácticos (clusters) se evaporan.
Temperatura: 10 ^-13 Kelvin.

A partir de este momento (t > 10 ²³ años a partir de ahora):

El Universo se expandirá exponencialmente y se enfriará hasta una temperatura de 10 ^-30 Kelvin. Todos los agujeros negros finalmente se evaporarán (debido a la radiacion de Hawking), y todas las demás formas de materia eventualmente se dispersarán en forma de partículas elementales individuales totalmente desconectadas unas de otras.

Nota: el futuro suena bastante aburrido en este momento final, pero eso es porque he tenido que omitir todos los giros emocionantes pero impredecibles que podrán (quizás) producir algunos descubrimientos futuros por parte de alguna forma de vida inteligente. ¡No podemos decir realmente qué sucederá!

Referencias:

- John D. Barrow and Frank J. Tipler, The Anthropic Cosmological Principle, Oxford U. Press, Oxford, 1988.

- Freeman J. Dyson, Time without end: physics and biology in an open universe, Rev. Mod. Phys. 51 (1979), 447–460.

- Fred C. Adams and Gregory Laughlin, A dying universe: the long term fate and evolution of astrophysical objects, Rev. Mod. Phys. 69 (1997), 337-372.

- L. M. Krauss and G. D. Starkman, Life, the universe, and nothing: life and death in an ever-expanding universe, Astrophys. J. 531, (2000) 22-30.

- Katherine Freese and William Kinney, The ultimate fate of life in an accelerating universe.

- Milan M. Cirkovic, Physical eschatology, Am. J. Phys. 71 (2003), 122–133.

Pruebe también estos: